JP5006173B2

JP5006173B2 - アライナおよびそれを用いたエッジクランプ検出方法

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Publication number: JP5006173B2
Application number: JP2007314072A
Authority: JP
Inventors: 稔也田川
Original assignee: Hirata Corp
Current assignee: Hirata Corp
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2027-12-04
Also published as: JP2009141027A

Description

本発明は、ウエハのエッジをクランプするアライナおよびそのアライナを用いたエッジクランプ検出方法に関するものである。

一般に、半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板としての半導体ウエハ（以下、ウエハという）にフォトレジスト処理を施したり、様々な膜を形成したりした後、ウエハからフォトレジストや様々な膜を除去する一連の処理が施されている。

ウエハにある処理を施す場合、ウエハの方向を一定に保った状態で所定の処理を行うことが好ましい。そのため、一般に、ウエハのエッジには、Ｕ字状又はＶ字状に切欠かれたノッチを設け、処理されるウエハのノッチを位置決め装置（例えば、アライナ）によって検出して位置決めを行い、その後に各種処理装置に搬送している。

従来のアライナには、一般に、ウエハの裏面中心付近をＯリング等で保持する真空吸着方式が採用されている。しかしながら、この真空吸着方式においては、ウエハの裏面にＯリングが接触するため、裏面洗浄処理において、パーティクルの付着等が問題となっている。

別のアライナとして、ウエハのエッジを支持してウエハのノッチを検出するようにしたエッジクランプアライナが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特許文献１記載のエッジクランプアライナは、グリップチャックアームによって保持されたウエハのノッチ位置を透過して検知する光線束の光軸をグリップチャックアームが横切る位置に、発光部と受光部とが配置された位置検知センサを備え、発光部と受光部の間に、異なる光軸角に設定された少なくとも２本の光線束を生成する発光素子と、各光線束を受光検知する受光素子とを配列してなるものである。

特許文献２記載のエッジクランプアライナは、基板搬入時にフィンガをセンサに対向しない位置に停止させ、搬入時に基板のノッチがセンサによって検出された場合、検出信号に基づいて算出したノッチの回転角度位置から制御回転角度を測定し、フィンガに基板を支持するものである。また、搬入時に基板のノッチがセンサによって検出されていない場合、フィンガをセンサの位置まで回転させた後、フィンガに基板を支持させてセンサがノッチを検出するまで回転させ、検出信号に基づいて算出したノッチの回転角度位置から制御回転角度を測定するものである。

特許文献３記載のエッジクランプアライナは、ウエハを把持する把持機構の開閉動作は、直動機構を介してクランプ駆動用モータによって駆動させ、クランプアームにはばねによって常に把持の閉方向に助勢するものである。また、ウエハ把持時には直動機構と把持機構とに空隙を形成させ、クランプ駆動用モータの力がクランプアームに伝わらないよう構成し、ばねの力のみでウエハを把持するものである。
特開２００５−１０１０４０号公報特開２００６−３１３８６４号公報特開２００６−２１０３７３号公報

ところで、特許文献１、２記載のエッジクランプアライナは、ウエハのエッジクランプ状態を検出できない（確認できない）という問題があった。

一方、特許文献３記載のエッジクランプアライナは、ウエハの把持状態を検出するセンサを有していることから、ウエハのエッジクランプ状態を検出することが可能である。しかしながら、その把持状態検出センサは回転機構に取り付けられており、回転機構の回転と共に把持状態検出センサも回転する。このため、センサのケーブルや配線が断線するおそれがあり、エッジクランプアライナの信頼性、品質の面で不安があった。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、ウエハのエッジクランプ状態を検出可能なアライナおよびそれを用いたエッジクランプ検出方法を提供することにある。

上記目的を達成すべく本発明の請求項１に係る発明は、ウエハが載置され、ウエハを支持する支持ユニットと、その支持ユニット上に載置されたウエハのエッジを径方向外方からクランプするクランプ手段と、前記支持ユニットを回転中心軸周りに回転させる回転手段と、ウエハのエッジに設けられたノッチの周方向位置を検出してウエハの方向を検出するウエハ検出センサと、を備えるアライナであって、更に、前記支持ユニットは径方向外方に延出する複数のアーム部を有し、前記クランプ手段は、前記複数のアーム部にそれぞれ設けられ、前記ウエハを把持する爪部材と、それらの爪部材に固定して設けられ、各爪部材を各アーム部の延出方向に沿ってそれぞれスライドさせるスライド機構とを有し、前記スライド機構にそれぞれ接続して設けられる円弧状のセンサリング片を円環状に組み合わせてなるセンサリングと、前記センサリングの周方向に沿って固定系に固設され、前記センサリング片の近接・離間を検出する複数のクランプ開閉検出センサと、を備えることを特徴とするアライナである。

以上の構成によれば、ウエハのエッジクランプ状態を検出可能なクランプ開閉検出センサを固定系に設けているため、このクランプ開閉検出センサのケーブルや配線が断線するおそれがない。また、このクランプ開閉検出センサによる検出対象物であるドグが、円弧状のセンサリング片を円環状に組み合わせてなるセンサリングであるため、ウエハを載置する支持ユニットの周方向において、クランプ開閉検出センサとセンサリングとの位置関係は常に一定であり、支持ユニットの回転に関係なく、安定してウエハのエッジクランプ状態を検出することができる。

請求項２に係る発明は、前記スライド機構は、前記各アーム部と平行に設けられ、前記各爪部材と接続されるスライダ部と、それらのスライダ部に固定して設けられ、各スライダ部を前記各アーム部の延出方向に沿ってそれぞれスライドさせる直進カム装置と、で構成される請求項１記載のアライナである。

また、請求項３に係る発明は、前記各爪部材が前記各アーム部の延出方向に沿って延設され、それらの爪部材に、爪部材を前記各アーム部の延出方向に沿ってそれぞれスライドさせる前記スライド機構である直進カム装置が固定して設けられる請求項１記載のアライナである。

請求項４に係る発明は、前記直進カム装置は、前記スライダ部に固定して設けられる複数の取付部材と、垂直方向に直進運動するアクチュエータと、そのアクチュエータに接続され、テーパ面を有するコーン状の立体カムと、立体カムのテーパ面に沿って転動し、前記各取付部材に回動自在に固定されるローラと、で構成される請求項２記載のアライナである。

また、請求項５に係る発明は、前記直進カム装置は、垂直方向に直進運動するアクチュエータと、そのアクチュエータに接続され、テーパ面を有するコーン状の立体カムと、立体カムのテーパ面に沿って転動し、前記各スライダ部に回動自在に固定されるローラと、で構成される請求項２記載のアライナである。

更に、請求項６に係る発明は、前記直進カム装置は、垂直方向に直進運動するアクチュエータと、そのアクチュエータに接続され、テーパ面を有するコーン状の立体カムと、立体カムのテーパ面に沿って転動し、前記各爪部材に回動自在に固定されるローラと、で構成される請求項３記載のアライナである。

請求項７に係る発明は、前記クランプ開閉検出センサは、それぞれ前記径方向に沿って複数のセンサユニットを有する請求項１記載のアライナである。

請求項８に係る発明は、前記各スライダ部に当接させて圧縮コイルばねがそれぞれ設けられ、各スライダ部が前記アーム部の径方向内方側に向かって付勢される請求項２、４、又は５のいずれか１つに記載のアライナである。

請求項９に係る発明は、前記各爪部材に当接させて圧縮コイルばねがそれぞれ設けられ、各爪部材が前記アーム部の径方向内方側に向かって付勢される請求項３又は６に記載のアライナである。

請求項１０に係る発明は、前記スライダ部および前記爪部材のいずれか一方の下部に前記センサリング片がそれぞれ固定して設けられる請求項２又は３に記載のアライナである。

請求項１１に係る発明は、前記支持ユニットは、回転本体部と、その回転本体部の上部から径方向外方に延出する前記複数のアーム部とを有し、前記回転手段は、モータと、モータに接続される減速機と、前記回転本体部に接続される回転体と、回転体および前記減速機を連結するプーリと、で構成される請求項１記載のアライナである。

請求項１２に係る発明は、前記ウエハ検出センサは、前記支持ユニット上に載置されるウエハの周方向に沿って複数設けられる請求項１記載のアライナである。

請求項１３に係る発明は、前記支持ユニット上に載置される前記ウエハを垂直方向に昇降させるリフト手段を更に備え、そのリフト手段は、前記ウエハを下方から支持する複数の支持アームと、それらの支持アームが接続されるリフト本体部と、そのリフト本体部を垂直方向に昇降させるリフト本体部昇降装置と、を有する請求項１記載のアライナである。

また、本発明の請求項１４に係る発明は、ウエハが載置され、ウエハを水平に支持する支持ユニットと、その支持ユニット上に載置されたウエハのエッジを径方向外方からクランプするクランプ手段と、前記支持ユニットを回転中心軸周りに水平回転させる回転手段と、ウエハのエッジに設けられたノッチの周方向位置を検出してウエハの方向を検出するウエハ検出センサと、を備え、更に、前記支持ユニットは径方向外方に延出する複数のアーム部を有し、前記クランプ手段は、前記複数のアーム部の先端にそれぞれ設けられ、前記ウエハを把持する爪部材と、それらの爪部材に固定して設けられ、各爪部材を各アーム部の延出方向に沿ってそれぞれスライドさせるスライド機構と、を有し、前記スライド機構にそれぞれ接続して設けられる円弧状のセンサリング片を円環状に組み合わせてなるセンサリングと、前記センサリングの周方向に沿って固定系に固設され、前記センサリング片の近接・離間を検出する複数のクランプ開閉検出センサと、を備えるアライナを用いたエッジクランプ検出方法であって、前記支持ユニット上に前記ウエハを載置した後、前記各爪部材を前記アーム部の延出方向に沿ってスライドさせると共にウエハのエッジ側に向かって引き寄せる際、前記複数のクランプ開閉検出センサにて、前記各センサリング片の近接あるいは離間を全て確認した時に完全クランプと判別し、少なくとも１つのセンサリング片の近接あるいは離間が確認できない時は不完全クランプと判別することを特徴とするアライナのエッジクランプ検出方法である。

以上の方法によれば、アライナによりウエハのエッジをクランプする際に、完全クランプ、不完全クランプを判別することができ、ウエハのエッジクランプ時におけるインターロックとして作用させることができる。また、クランプを完全に開放したことを確認した後にリフト手段の支持アームにウエハを受け渡すことが可能になるため、ウエハ破損のリスクが低減することを期待できる。

本発明によれば、ウエハのエッジクランプ状態を検出可能で、かつ、各種センサのケーブルや配線が断線するおそれがなく、信頼性が良好なアライナを得ることができるという優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の好適一実施の形態に係るアライナの外観斜視図を図１に示す。
図１に示すように、本実施の形態に係るアライナ１０は、主に、テーブルなどの水平面Ｆ上に載置、固定される基台１１と、基台１１の上部に設けられ、ウエハＷが載置されると共に、ウエハＷを支持する支持ユニット１２と、
その支持ユニット１２上に載置されたウエハＷのエッジＥを径方向外方からクランプするクランプ手段１３と、支持ユニット１２を回転中心軸周りに回転させる回転手段（図示せず）と、ウエハＷのエッジＥに設けられたノッチＮの周方向位置を検出してウエハＷの方向を検出するウエハ検出センサ１４と、で構成される。更に、このアライナ１０は、円環状のセンサリング７１と、そのセンサリング７１を検出する複数のクランプ開閉検出センサ７２とを備える。基台１１は、水平面Ｆに対してボルトＢなどの固定手段により固定される。

（支持ユニット）
支持ユニット１２は、図６に示すように、円筒状の回転本体部１２１と、その回転本体部１２１の上端部から径方向外方に延出する複数（図６中では３つ）のアーム部１２２とを有する。アーム部１２２の数は、ウエハＷの支持安定性を考えると３つ以上が好ましいが、あまり数が多いと製造コストの高騰を招く。

回転本体部１２１の下部は、図２に示すように、基台１１の上面１１１に形成された開口部１１２を介して基台１１の内部に挿入され、回転本体部１２１の上部が基台１１の上方に配置される。回転本体部１２１の下端部は、前述した回転手段に接続される。回転手段は基台１１の内部に配置され、モータと、モータに接続される減速機と、回転本体部１２１に接続される回転体と、回転体および減速機を連結するプーリと、で構成される。回転体の下部は基台１１の底部に設けられる軸受で軸支され、回転自在に設けられる。

アーム部１２２は、更に回転本体部１２１の上面と面一な水平部１２５と、その水平部１２５の先端側の段差部１２６とを備える。各段差部１２６は水平部１２５よりもＺ方向（垂直方向）上方に位置して、かつ、水平部１２５側に向かって下り傾斜に形成される。各段差部１２６にウエハＷの周縁部が載置され、各段差部１２６がウエハＷの載置面を形成する。アーム部１２２は中空のフレーム構造とされ、軽量化を図っている。隣接するアーム部１２２同士は、円弧状の補強プレート１２３で互いに接続され、これらの補強プレート１２３により各アーム部１２２の剛性向上を図っている。

（クランプ手段）
クランプ手段１３は、図４に示すように、各アーム部１２２の先端外側にそれぞれ設けられ、ウエハＷを把持する爪部材１３１と、それらの爪部材１３１に固定して設けられ、各爪部材１３１を各アーム部１２２の延出方向に沿ってそれぞれスライドさせるスライド機構４１とを有する。

スライド機構４１は、図５に示すように、各アーム部１２２と平行に設けられ、各爪部材１３１と接続されるスライダ部４２と、それらのスライダ部４２に固定して設けられ、各スライダ部４２を各アーム部１２２の延出方向（Ｘ方向）に沿ってそれぞれスライドさせる直進カム装置４３と、で構成される。直進カム装置４３は、スライダ部４２に固定して設けられる複数の取付部材４５と、垂直方向（Ｚ方向）に直進運動するシリンダ（アクチュエータ）４６と、そのシリンダ４６の上部に接続され、テーパ面４７を有するコーン（截頭円錐）状の立体カム４８と、立体カム４８のテーパ４７面に沿って転動し、各取付部材４５に回動自在に固定されるローラ４９と、で構成される。アクチュエータとしては、立体カム４８をＺ方向に直進運動させることができるものであれば、シリンダ４６に限定するものではなく、例えば電動アクチュエータなどが挙げられる。取付部材４５の径方向内方側には、径方向内方側に突出するストッパ部４５５を有する。

図５に示すように、各スライダ部４２は、Ｚ方向上方に延びる垂直部４２１を、アーム部１２２の径方向内方側（図５中では右側）に有する。この垂直部４２１の径方向外方側（図５中では左側）に当接させて圧縮コイルばね５０がそれぞれ設けられる。これらの圧縮コイルばね５０により、各スライダ部４２は径方向内方側に向かって常時付勢される。この付勢力は、ウエハＷのエッジクランプに最適なクランプ力、すなわちウエハＷに損傷を生じさせないクランプ力となるように調整される。

（センサリング）
図７に示すように、センサリング７１は、図５に示したスライド機構４１に接続して設けられる円弧状のセンサリング片（ドグ）７１１〜７１３を、周方向に一部重畳させて円環状に組み合わせてなる。センサリング７１は、後述する完全クランプ状態の時にほぼ真円となるように、各センサリング片７１１〜７１３の形状が調整される。
円弧状の各センサリング片７１１〜７１３は、図８に示すように、円弧部７３２の一端側に段差部７３３を介して段違い円弧部７３４を有する。隣接するセンサリング片同士は、あるセンサリング片の段違い円弧部７３４と隣接するセンサリング片の円弧部７３２とが周方向に一部重畳されるよう配置される。円弧部７３２と段違い円弧部７３４との一部重畳部７３５は、若干の隙間を有してＺ方向に離間している。段違い円弧部７３４の円弧長は、隣接するセンサリング片の円弧部７３２に対して一部重畳させることができる長さであればよい。円弧部７３２の周方向ほぼ中央部には、アーム部１２２に取り付けるための取付部７３１を有する。センサリング片７１１〜７１３の構成材としては、後述するクランプ開閉検出センサ７２で検出可能なものであれば特に限定するものではなく、金属体、樹脂体、磁石体のいずれで構成してもよいが、例えば、軽量な良導電体であるアルミ材が挙げられる。

（クランプ開閉検出センサ）
クランプ開閉検出センサ７２は、図７に示すように、センサリング７１の周方向に沿って固定系（図７では図示せず、図１の基台１１を参照）に固設される。このクランプ開閉検出センサ７２は、センサリング片７１１〜７１３の数に対応する複数の光電センサ７２１〜７２３で構成される。各光電センサ７２１〜７２３はセンサリング７１の内周側に配置され、各センサリング片７１１〜７１３が径方向内方にスライド移動した際に、センサリング７１の近接が検出される。また、各光電センサ７２１〜７２３は、図４に示すように断面ほぼＣ型の本体部７３と、図５に示すように本体部７３の内部下面７４に、径方向（Ｘ方向）に沿って設けられる複数のセンサユニット７２５，７２６と、を有する。センサユニットの数は２つに限定するものではなく、３つ以上であってもよい。

光電センサ７２１〜７２３としては、センサリング片７１１〜７１３の近接・離間を検出可能なセンサであれば透過型、反射型のいずれの光電センサであってもよく、その他にも、例えば、誘導型、静電容量型、磁気式の近接センサのいずれもが使用可能である。また、各光電センサ７２１〜７２３を、センサリング７１のセンサリング７１の内周側ではなく外周側に配置し、各センサリング片７１１〜７１３が径方向内方にスライド移動した際に、センサリング７１の離間を検出するようにしてもよい。

（ウエハ検出センサ）
ウエハ検出センサ１４は、図１に示したように、支持ユニット１２上に載置されるウエハＷの周方向に沿って固定系（図７では図示せず、図１の基台１１を参照）に固設される。このウエハ検出センサ１４としては、ウエハＷにおけるノッチＮ（切欠き）などの微小スポットを検出可能なセンサであれば特に限定するものではない。例えば、慣用の拡散反射型の光電センサなどが使用可能であり、配線ケーブルなどの設計の自由度が高い光ファイバ式光電センサが好ましい。

各ウエハ検出センサ１４および前述したクランプ開閉検出センサ７２の各光電センサ７２１〜７２３はいずれも、図３に示すように、基台１１の内部に水平に設けられた支持板３１に固定され、センサユニット体として構成される。支持板３１は図示しないが基台１１の底部に固設され、センサユニット体は固定系とされる。

（リフト手段）
支持ユニット１２自体は昇降機能を有していないことから、支持ユニット１２にウエハＷを移載させるためのリフト手段１５が設けられる。具体的には、図１に示すように、ウエハＷを載置したロボットハンド（図示せず）が矢印Ｒの方向から進入し、ウエハＷはロボットハンドからリフト手段１５に移載される。このリフト手段１５は、図２および図３に示すように、ウエハＷを下方から支持する複数の支持アーム３２と、それらの支持アーム３２が接続されるリフト本体部３３と、そのリフト本体部３３を垂直方向（Ｚ方向）に昇降させるリフト本体部昇降装置（図示せず）と、を有する。各支持アーム３２は、水平アーム部１５１と、その水平アーム部１５１の先端上に設けられる断面Ｃ型の載置部１５２とを備え、載置部１５２の上面にはウエハＷの周縁部を下方から支持するための段差部１５３が設けられる。各段差部１５３がウエハＷの移載面を形成する。

ここで、リフト手段１５の支持アーム３２の近傍に位置して、前述したウエハ検出センサ１４が設けられる。好ましくは、支持アーム３２およびウエハ検出センサ１４は、一体に、かつ、支持アーム３２およびウエハ検出センサ１４のウエハＷの周方向位置が同じになるように設けられる。

以上に述べた構成要素の内、支持ユニット１２、クランプ手段１３、およびセンサリング７１は、回転手段の回転中心軸と同心に配置することが好ましく、更にクランプ開閉検出センサ７２、ウエハ検出センサ１４、およびリフト手段１５も同じく同心に配置することが好ましい。

次に、本実施の形態に係るアライナ１０を用いたエッジクランプ検出方法を説明する。
先ず、図１に示すように、ウエハＷを載置したロボットハンド（図示せず）が矢印Ｒの方向から進入し、ウエハＷはロボットハンドから最高リフトアップ位置に位置するリフト手段１５に移載される（第１移載ステップ）。この時、リフト手段１５の支持アーム３２と支持ユニット１２のアーム部１２２とのウエハＷの周方向位置が重ならないよう、予め両者の位置関係の初期設定がなされる。

次に、リフト本体部昇降装置を駆動させ、リフト本体部３３が垂直方向（Ｚ方向）下方に降下される（リフトダウンステップ）。これにより、ウエハＷが、リフト手段１５の移載面から支持ユニット１２の載置面へ移載される（第２移載ステップ）。この段階では、図９に示すように、ウエハＷのエッジＥは、各爪部材１３１によってクランプされておらず、爪部材１３１はクランプ解除状態（開状態）である。移載後も、リフト本体部３３は更に下降され、所定の位置（最低リフトダウン位置）まで下降した後、その位置で待機される。

次に、図４に示したシリンダ４６をエア駆動させ、上方に位置した状態から垂直方向下方に下降させる。このシリンダ４６の下降に伴い、取付部材４５に回動自在に固定されるローラ４９が、シリンダ４６に接続される立体カム４８のテーパ４７面に沿って時計回りに転動される。これにより、各取付部材４５にスライダ部４２を介して接続された爪部材１３１が、アーム部１２２の径方向内方側にスライドされる。この時、スライダ部４２は、圧縮コイルばね５０によって径方向内方側に向かって付勢されている。両者の相乗効果によって、非常に短い時間で各爪部材１３１が閉じられ、図１０に示すように、各爪部材１３１によるウエハＷのエッジクランプ（完全クランプ）がなされる（エッジクランプステップ）。

次に、回転手段のモータを駆動させ、減速機、プーリ、および回転体を介して、回転本体部１２１が回転される。この回転時、ウエハＷの周縁部下方に位置するウエハ検出センサ１４にてウエハＷの周縁部をセンサリングすることで、ウエハＷのエッジＥにおけるノッチＮの位置が検出される（ノッチ検出ステップ）。ウエハＷの回転角度は、ウエハ検出センサ１４が等角度間隔で３つ設けられていることから、１２０°（ｄｅｇ）以下でよい。ウエハ検出センサ１４の数を更に多くすれば、例えば４つにすれば、ウエハＷの回転角度は９０°（ｄｅｇ）以下でよい。このノッチ検出ステップにおいて、ウエハ検出センサ１４によるノッチＮの位置検出ができない場合、いずれかの爪部材１３１でノッチＮをクランプしている可能性がある。その場合、前述したクランプ解除ステップ、リフトアップステップ、回転本体部１２１を僅かな角度だけ回転させるステップ（持ち替えステップ）、リフトダウンステップ、およびエッジクランプステップを経て、再度、ノッチ検出ステップがなされる。

次に、ノッチ検出ステップによりウエハＷの方向が確認される。このため、ウエハＷのノッチ位置を所定の位置に位置決めすべく回転本体部１２１が続けて回転され、ウエハＷの回転位置決めがなされる（位置決めステップ）。この時のウエハＷの回転角度は、１８０°（ｄｅｇ）以下である。

次に、図４に示したシリンダ４６をエア駆動させ、下方に位置した状態から垂直方向上方に上昇させる。このシリンダ４６の上昇に伴い、取付部材４５に回動自在に固定されるローラ４９が、シリンダ４６に接続される立体カム４８のテーパ４７面に沿って反時計回りに転動される。これにより、圧縮コイルばね５０による径方向内方側への付勢力に逆らって、各取付部材４５にスライダ部４２を介して接続された爪部材１３１が、アーム部１２２の径方向外方側にスライドされる。その結果、各爪部材１３１が開とされ、図９に示したように、各爪部材１３１によるウエハＷのエッジクランプが解除される（クランプ解除ステップ）。

次に、待機位置で待機中のリフト手段１５におけるリフト本体部昇降装置を駆動させ、リフト本体部３３が垂直方向上方に上昇される（リフトアップステップ）。これにより、支持ユニット１２の載置面に載置され、位置決めされたウエハＷが、リフト手段１５の移載面へ移載される（第３移載ステップ）。移載後も、リフト本体部３３は更に上昇され、所定の位置（最高リフトアップ位置）まで上昇され、ロボットハンドへの移載に備えられる。

尚、ウエハＷを載置したロボットハンドから支持ユニット１２の載置面へ直接ウエハＷを移載する動作（操作手順）を採用することで、第１移載ステップおよびリフトダウンステップを省くことができ、動作時間短縮を図ることができて有用である。

本実施の形態に係るエッジクランプ検出方法では、前述したエッジクランプステップにおいて、各爪部材１３１によるウエハＷのエッジクランプ状態を確認できることに特長がある。具体的には、各爪部材１３１がアーム部１２２の径方向内方側にスライドされ、各光電センサ７２１〜７２３の本体部７３の内部にセンサリング片７１１〜７１３が緩挿される。クランプ開閉検出センサ７２として光電センサ７２１〜７２３を用いている場合、各光電センサ７２１〜７２３の１番目のセンサユニット７２５から投光される光にセンサリング片７１１〜７１３が接近すると、センサリング片７１１〜７１３で光が遮られて、センサリング片７１１〜７１３の近接が検出される。ここで、各クランプ開閉検出センサ７２にて、各センサリング片の近接あるいは離間が全て確認された時に完全クランプと判別される。この完全クランプ時、センサリング片７１１〜７１３の径方向内方へのスライドは、１番目のセンサユニット７２５の位置までであり、２番目のセンサユニット７２６による検出はなされない。

一方、各クランプ開閉検出センサ７２にて、図１１に示すように、少なくとも１つのセンサリング片（図１１中では左側のセンサリング片７１３のみ）の近接あるいは離間が確認できない時に、不完全クランプと判別される。

不完全クランプと判別された時は、大きく別けて２つの状態が考えられる。１つは、爪部材１３１とウエハＷとの間に異物が挟まっており、全ての爪部材１３１が完全に閉とならない“閉不完全”状態である。この“閉不完全”は、あるセンサリング片の近接が検出されないため、容易に検出される。

もう１つは、ウエハＷが傾いて（あるいは偏心して）支持ユニット１２に載置されている状態である。この時は、ウエハＷが傾いているため、ある爪部材１３１ではウエハＷのエッジＥをクランプすることができない。このため、ある爪部材１３１が通常よりも大きなストローク（オーバーストローク）で径方向内方にスライドされてしまう。具体的には、先ず、各爪部材１３１が通常のストロークで径方向内方にスライドされ、１番目のセンサユニット７２５にてセンサリング片７１１〜７１３の近接検出がなされる。しかし、ある爪部材１３１がウエハＷのエッジＥをクランプできていない時は、ある爪部材１３１は更に径方向内方へスライドし、２番目のセンサユニット７２６にてあるセンサリング片の近接が検出される。２番目のセンサユニット７２６による検出がなされた時は、“クランプミス”状態と判別される。通常は、この“クランプミス”が検出されると、スライド機構４１の駆動が停止するよう制御、設計がなされる。しかし、何らかの異常が生じ、爪部材１３１が更に径方向内方へスライドすることがないよう、取付部材４５の径方向内方側にストッパ部４５５（図５参照）が設けられている。ある一定のストロークを超えて爪部材１３１がスライドすると、このストッパ部４５５が回転本体部１２１に当接することにより、それ以上のスライドが物理的に規制される。

これらの状態（“閉不完全”または“クランプミス”）のまま支持ユニット１２を回転させ、ノッチ検出ステップを行うと、ウエハＷを破損させるおそれがある。よって、不完全クランプと判別した場合、クランプ解除ステップおよびリフトアップステップを経て一旦元の状態に戻し、再度、リフトダウンステップからやり直される。場合によっては、アライナ１０の稼働を停止させて、点検、メンテナンスを行うようにしてもよい。すなわち、エッジクランプステップにおけるエッジクランプ状態の判別により、ウエハＷのエッジクランプ時におけるインターロックとして作用させることができる。

本実施の形態に係るアライナ１０によれば、ウエハＷのエッジクランプ状態を検出するためのクランプ開閉検出センサ７２が固定系に設けられている。このため、ウエハＷを載置した支持ユニット１２の回転に伴って、クランプ開閉検出センサ７２のケーブルや配線が断線するおそれはない。

また、このクランプ開閉検出センサ７２による検出対象物であるドグが、円弧状のセンサリング片７１１〜７１３を円環状に組み合わせてなるセンサリング７１である。このセンサリング７１は、支持ユニット１２と共に回転される。この時、センサリング７１が円環状であるため、ウエハＷを載置した支持ユニット１２の周方向において、各クランプ開閉検出センサ７２とセンサリング７１（各センサリング片７１１〜７１３）との位置関係は常に一定となる。その結果、支持ユニット１２の回転に関係なく、各クランプ開閉検出センサ７２とセンサリング７１とにより、常に安定してウエハＷのエッジクランプ状態を検出することができる。

また、センサリング７１を構成するセンサリング片およびそれに対応するクランプ開閉検出センサ７２が、爪部材１３１ごとに設けられている。このため、各爪部材１３１について、個別にウエハＷのエッジクランプ状態を検出することができ、精度よくエッジクランプを判断、確認することができる。

また、ウエハ検出センサ１４は、ウエハＷの周方向に沿って等角度間隔で複数設けられている。これによって、支持ユニット１２上にランダムに載置されたウエハＷについて、そのノッチＮがウエハＷの周方向位置のどこにあっても、ウエハＷを少し回転させるだけで、複数設けたウエハ検出センサ１４のいずれかがノッチＮを確実に検出することができる。また、ウエハＷを少し回転させるだけで、ノッチＮを検出することができるため、ノッチＮの検出に要する時間、ひいてはノッチＮの位置決め（ノッチ合わせ）に要するタクトタイムの短縮を図ることができる。

以上述べたように、本実施の形態に係るアライナ１０は、ウエハ検出センサ１４およびクランプ開閉検出センサ７２などの各種センサを全て固定系とし、各種センサを移動させないことに特長がある。これにより、各種センサのケーブルや配線が断線するおそれがなく、アライナの信頼性、品質が向上する。

次に、本実施の形態に係るアライナの変形例を説明する。以下に示す変形例は、本実施の形態に係るアライナ１０と基本的な構造は同じであるため、アライナ１０と異なる部分のみを説明する。

本実施の形態に係るアライナ１０は、図５に示したように、各爪部材１３１とスライダ部４２とが別体のものであった。一方、アライナ１０の第１の変形例では、各爪部材１３１とスライダ部４２とは一体とされる。例えば、各爪部材１３１を各アーム部１２２の延出方向に沿って延設することでスライダ部４２が不要となり、見かけ上、爪部材１３１とスライダ部４２とが一体となったような爪部材となる。この爪部材に、直進カム装置４３の取付部材４５が固定して設けられると共に、爪部材下部にセンサリング片７１１〜７１３が固定して設けられる。

同じく、本実施の形態に係るアライナ１０は、図５に示したように、スライダ部４２と取付部材４５とが別体のものであった。一方、アライナ１０の第２の変形例では、スライダ部４２と取付部材４５とは一体とされる。例えば、スライダ部４２を各アーム部１２２の延出方向に沿って回転本体部１２１の近傍まで延設することで取付部材４５が不要となり、見かけ上、スライダ部４２と取付部材４５とが一体となったようなスライダ部となる。このスライダ部に、爪部材１３１が固定して設けられると共に、ローラ４９が回動自在に固定される。

また同じく、本実施の形態に係るアライナ１０は、図５に示したように、爪部材１３１、スライダ部４２、および取付部材４５が別体のものであった。一方、アライナ１０の第３の変形例では、爪部材１３１、スライダ部４２、および取付部材４５が一体とされる。例えば、各爪部材１３１を各アーム部１２２の延出方向に沿って回転本体部１２１の近傍まで延設することで、スライダ部４２および取付部材４５が不要となり、見かけ上、爪部材１３１、スライダ部４２、および取付部材４５が一体となったような爪部材となる。この爪部材に、直進カム装置４３のローラ４９が回動自在に固定されると共に、爪部材下部にセンサリング片７１１〜７１３が固定して設けられる。

以上に述べた第１〜第３の変形例では、アライナの構成部品数の低減を図ることができ、組み立て工程の簡易化が図れる。

以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。

本発明の好適一実施の形態に係るアライナの外観斜視図である。図１の部分縦断面図である。図２の部分拡大図である。図２から基台を取り除いた状態を示す図である。図４の正面図である。支持ユニット、クランプ手段、センサリング、およびクランプ開閉検出センサの外観斜視図である。図６の７方向矢視図である。支持ユニットおよびセンサリングの裏面における部分斜視図である。支持ユニット、クランプ手段、およびセンサリングの裏面における平面図であり、クランプ解除状態を示す図である。支持ユニット、クランプ手段、およびセンサリングの裏面における平面図であり、完全クランプ状態を示す図である。支持ユニット、クランプ手段、およびセンサリングの裏面における平面図であり、不完全クランプ状態を示す図である。

符号の説明

Ｗウエハ
Ｅエッジ
Ｎノッチ
Ｆ水平面
Ｂボルト
１０アライナ
１１基台
１２支持ユニット
１３クランプ手段
１４ウエハ検出センサ
１５リフト手段
４１スライド機構
７１センサリング
７２クランプ開閉検出センサ
７１１〜７１３センサリング片

Claims

ウエハが載置され、ウエハを支持する支持ユニットと、
その支持ユニット上に載置されたウエハのエッジを径方向外方からクランプするクランプ手段と、
前記支持ユニットを回転中心軸周りに回転させる回転手段と、
ウエハのエッジに設けられたノッチの周方向位置を検出してウエハの方向を検出するウエハ検出センサと、
を備えるアライナであって、
更に、前記支持ユニットは径方向外方に延出する複数のアーム部を有し、
前記クランプ手段は、前記複数のアーム部にそれぞれ設けられ、前記ウエハを把持する爪部材と、それらの爪部材に固定して設けられ、各爪部材を各アーム部の延出方向に沿ってそれぞれスライドさせるスライド機構とを有し、
前記スライド機構にそれぞれ接続して設けられる円弧状のセンサリング片を円環状に組み合わせてなるセンサリングと、
前記センサリングの周方向に沿って固定系に固設され、前記センサリング片の近接・離間を検出する複数のクランプ開閉検出センサと、
を備えることを特徴とするアライナ。
前記スライド機構は、前記各アーム部と平行に設けられ、前記各爪部材と接続されるスライダ部と、それらのスライダ部に固定して設けられ、各スライダ部を前記各アーム部の延出方向に沿ってそれぞれスライドさせる直進カム装置と、で構成される請求項１記載のアライナ。
前記各爪部材が前記各アーム部の延出方向に沿って延設され、それらの爪部材に、爪部材を前記各アーム部の延出方向に沿ってそれぞれスライドさせる前記スライド機構である直進カム装置が固定して設けられる請求項１記載のアライナ。
前記直進カム装置は、前記スライダ部に固定して設けられる複数の取付部材と、垂直方向に直進運動するアクチュエータと、そのアクチュエータに接続され、テーパ面を有するコーン状の立体カムと、立体カムのテーパ面に沿って転動し、前記各取付部材に回動自在に固定されるローラと、で構成される請求項２記載のアライナ。
前記直進カム装置は、垂直方向に直進運動するアクチュエータと、そのアクチュエータに接続され、テーパ面を有するコーン状の立体カムと、立体カムのテーパ面に沿って転動し、前記各スライダ部に回動自在に固定されるローラと、で構成される請求項２記載のアライナ。
前記直進カム装置は、垂直方向に直進運動するアクチュエータと、そのアクチュエータに接続され、テーパ面を有するコーン状の立体カムと、立体カムのテーパ面に沿って転動し、前記各爪部材に回動自在に固定されるローラと、で構成される請求項３記載のアライナ。
前記クランプ開閉検出センサは、それぞれ前記径方向に沿って複数のセンサユニットを有する請求項１記載のアライナ。
前記各スライダ部に当接させて圧縮コイルばねがそれぞれ設けられ、各スライダ部が前記アーム部の径方向内方側に向かって付勢される請求項２、４、又は５のいずれか１つに記載のアライナ。
前記各爪部材に当接させて圧縮コイルばねがそれぞれ設けられ、各爪部材が前記アーム部の径方向内方側に向かって付勢される請求項３又は６に記載のアライナ。
前記スライダ部および前記爪部材のいずれか一方の下部に前記センサリング片がそれぞれ固定して設けられる請求項２又は３に記載のアライナ。
前記支持ユニットは、回転本体部と、その回転本体部の上部から径方向外方に延出する前記複数のアーム部とを有し、
前記回転手段は、モータと、モータに接続される減速機と、前記回転本体部に接続される回転体と、回転体および前記減速機を連結するプーリと、で構成される請求項１記載のアライナ。
前記ウエハ検出センサは、前記支持ユニット上に載置されるウエハの周方向に沿って複数設けられる請求項１記載のアライナ。
前記支持ユニット上に載置される前記ウエハを垂直方向に昇降させるリフト手段を更に備え、
そのリフト手段は、前記ウエハを下方から支持する複数の支持アームと、それらの支持アームが接続されるリフト本体部と、そのリフト本体部を垂直方向に昇降させるリフト本体部昇降装置と、を有する請求項１記載のアライナ。
ウエハが載置され、ウエハを水平に支持する支持ユニットと、
その支持ユニット上に載置されたウエハのエッジを径方向外方からクランプするクランプ手段と、
前記支持ユニットを回転中心軸周りに水平回転させる回転手段と、
ウエハのエッジに設けられたノッチの周方向位置を検出してウエハの方向を検出するウエハ検出センサと、
を備え、
更に、前記支持ユニットは径方向外方に延出する複数のアーム部を有し、
前記クランプ手段は、前記複数のアーム部の先端にそれぞれ設けられ、前記ウエハを把持する爪部材と、それらの爪部材に固定して設けられ、各爪部材を各アーム部の延出方向に沿ってそれぞれスライドさせるスライド機構とを有し、
前記スライド機構にそれぞれ接続して設けられる円弧状のセンサリング片を円環状に組み合わせてなるセンサリングと、
前記センサリングの周方向に沿って固定系に固設され、前記センサリング片の近接・離間を検出する複数のクランプ開閉検出センサと、
を備えるアライナを用いたエッジクランプ検出方法であって、
前記支持ユニット上に前記ウエハを載置した後、
前記各爪部材を前記アーム部の延出方向に沿ってスライドさせると共にウエハのエッジ側に向かって引き寄せる際、
前記複数のクランプ開閉検出センサにて、前記各センサリング片の近接あるいは離間を全て確認した時に完全クランプと判別し、少なくとも１つのセンサリング片の近接あるいは離間が確認できない時は不完全クランプと判別することを特徴とするアライナのエッジクランプ検出方法。